HGF基因修饰骨髓间充质干细胞对放射性心脏病的保护及机制研究

放射性心脏病（RIHD）是影响胸部肿瘤患者放疗后长期预后的重要因素，目前尚无有效防治措施。RIHD的发病机制是射线损伤血管内皮细胞，降低心肌血流灌注，导致心脏损伤。骨髓间充质干细胞（MSC）分泌的细胞因子具有抑制凋亡、促血管新生等作用，但制约MSC治疗效果的是MSC移植后的存活率低，而肝细胞生长因子（HGF）可提高MSC的存活率。我们前期研究证实腺病毒载体介导的HGF对RIHD有保护作用，但其应用存在局限性。本项目拟用大鼠RIHD模型，采用HGF基因修饰MSC（MSC-HGF）防治RIHD，观察MSC-HGF对RIHD的保护作用，明确MSC和HGF的优势互补对RIHD具有良好的保护作用；观察MSC-HGF对内皮细胞放射性损伤的保护作用，明确激活SPK/S1P信号通路是MSC-HGF减轻内皮细胞放射性损伤从而防治RIHD的重要机制。该研究将为MSC-HGF用于防治RIHD提供依据。

目的 研究观察MSC-HGF对RIHD的保护作用，明确MSC和HGF的优势互补对RIHD具有良好的保护作用。研究血管内皮细胞的放射损伤及发生机制，观察γ射线照射对人脐静脉血管内皮细胞（HUVEC）细胞活性、DNA损伤与修复、细胞周期阻滞、线粒体功能等变化情况。方法 采用60Coγ射线 20Gy单剂量心脏局部照射建立了大鼠放射性心脏损伤模型，采用MSC-HGF防治RIHD，6个月后观察心脏功能、心肌纤维化等变化。用不同剂量60Coγ射线照射（HUVEC），通过细胞生长曲线和克隆形成实验观察细胞增殖存活情况；流式细胞术检测照细胞周期变化情况；中性单细胞凝胶电泳、western blot 观察DNA分子损伤及修复情况；流式细胞仪检测细胞内活性氧含量、线粒体膜电位的变化。结果 大鼠照射后180天，用Langgendorff离体心脏灌流装置检测各组大鼠离体心脏功能，MSC-HGF组大鼠左心室的LVSP、dp/dtmax、dp/dtmin较其他照射组明显升高，说明MSC-HGF可以改善放射性心脏损伤大鼠的心脏功能；取心脏组织病理切片天狼猩红染色，发现照射大鼠局灶性纤维组织明显增生，MSC-HGF治疗组的胶原纤维沉积较未治疗组减少。60Coγ射线照射后，HUVEC细胞生长速度及增殖率降低，降低程度与照射剂量呈正相关。照射后，HUVEC细胞周期出现G2/M期阻滞。照射后15分钟，HUVEC细胞出现了明显的DNA双链断裂，γH2AX、DNA-PKcs表达增加。照射后，细胞内活性氧含量增加，线粒体膜电位的下降呈照射剂量依赖性。结论 MSC-HGF可以减少放射性损伤大鼠心脏胶原纤维生成，改善放射性心脏损伤大鼠的心脏功能。60Coγ射线照射抑制血管内皮细胞增殖，导致G2/M期阻滞，促进DNA双链断裂损伤及快速的修复反应，促进细胞活性氧生成以及线粒体功能损伤。HGF对血管内皮细胞放射性损伤具有保护作用。